package 数据结构.graph;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;

public class Graph {

    private List<String> vertextList;//存储定点的集合
    private int[][] edges;//存储图对应的邻接矩阵
    private int numOfEdges;//表示边的数目
    private boolean[] isVisited;

    public static void main(String[] args) {

        //测试一把图是否创建
        int n = 5;
        String VertexValue[] = {"A", "B", "C", "D", "E"};
        //顶一个数组,记录是否被访问过


        //创建图对象
        Graph graph = new Graph(n);
        for (String value : VertexValue) {
            graph.insertVertex(value);
        }
        //添加边 A-B A-C B-D B-E
        graph.insertEdge(0, 1, 1);
        graph.insertEdge(0, 2, 1);
        graph.insertEdge(1, 2, 1);
        graph.insertEdge(1, 3, 1);
        graph.insertEdge(1, 4, 1);
        //显示
        graph.showGraph();
        //测试深度dfs遍历
        System.out.println("dfs");
        graph.dfs();

//        System.out.println("广度优先");
//        graph.bfs();
    }

    //构造器
    public Graph(int n) {
        //初始化矩阵 和
        edges = new int[n][n];
        vertextList = new ArrayList<>(n);
        numOfEdges = 0;
        isVisited = new boolean[5];
    }

    //如果存在返回对应坐标否则-1;
    //得到第一个邻接点的下标w
    public int getFirstNeighbor(int index) {
        for (int i = 0; i < vertextList.size(); i++) {
            if (edges[index][i] > 0) {
                return i;
            }
        }
        return -1;
    }

    //根据前一个邻接节点的下标,获取下一个邻接节点
    public int getNextNeighbor(int v1, int v2) {
        for (int i = v2 + 1; i < vertextList.size(); i++) {
            if (edges[v1][i] > 0) {
                return i;
            }
        }
        return -1;
    }

    //开始深度遍历,标记v
    private void dfs(boolean[] isVisited, int i) {
        System.out.println("已经输出的下标:" + i + getValueByIndex(i));
        isVisited[i] = true;
        int firstNeighbor = getFirstNeighbor(i);
        while (firstNeighbor != -1) {
            if (!isVisited[firstNeighbor]) {
                dfs(isVisited, firstNeighbor);
            } else {
                //如果已经被访问过了,那就返回上一步,并从上一个开始遍历有连接的点
                firstNeighbor = getNextNeighbor(i, firstNeighbor);
            }
        }
    }

    //对dfs重载,对所有的节点遍历,并dfs
    public void dfs() {
        for (int i = 0; i < getNumOfVertex(); i++) {
            if (!isVisited[i]) {
                dfs(isVisited, i);
            }

        }
    }

    //对一个节点进行广度优先
    public void bfs(boolean[] isVisited, int i) {
        int u;//表示头结点对应的下标
        int w; //邻接节点的下标
        //队列,记录节点访问的顺序
        LinkedList queue = new LinkedList<>();
        //访问这个节点
        System.out.println(getValueByIndex(i));
        //标记为已经访问
        isVisited[i] = true;
        //将节点加入队列
        queue.addLast(i);
        while (!queue.isEmpty()) {
            //取出队列的头节点下标
            u = (Integer) queue.removeFirst();
            //得到第一个邻接点的下标
            w = getFirstNeighbor(u);
            while (w != -1) {
                //找到了
                if (!isVisited[w]) {
                    System.out.println(getValueByIndex(w));
                    isVisited[w] = true;
                    //入队列
                    queue.addLast(w);
                }
                //以u为前驱点,找w后面的下一个邻接点
                w = getNextNeighbor(u, w);//广度优先
            }
        }

    }

    //遍历所有的节点都进行广度优先搜索
    public void bfs() {
        for (int i = 0; i < getNumOfVertex(); i++) {
            if (!isVisited[i]) {
                bfs(isVisited, i);
            }
        }
    }

    //图中常用的方法,返回节点的个数
    public int getNumOfVertex() {
        return vertextList.size();
    }

    //得到边得数目
    public int getNumOfEdges() {
        return numOfEdges;
    }

    //返回节点i对应的值 0->A,1->B
    public String getValueByIndex(int i) {
        return vertextList.get(i);
    }

    //返回v1,和v2的权值
    public int getWeight(int v1, int v2) {
        return edges[v1][v2];
    }

    //显示图对应的矩阵
    public void showGraph() {
        for (int[] edge : edges) {

            System.out.println(Arrays.toString(edge));
        }

    }

    //插入节点
    public void insertVertex(String vertex) {
        vertextList.add(vertex);
    }

    //添加边,无向图

    /**
     * @param v1     表示点的下标,即第几个定点
     * @param v2     v2表示第二个定点对应的下标
     * @param weight 权值
     */
    public void insertEdge(int v1, int v2, int weight) {
        edges[v1][v2] = weight;
        edges[v2][v1] = weight;
        numOfEdges++;
    }
}
